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1、 广东拓奇电气专业讲课内容主讲人：冯吉全时间：2005.5.30地点：生活区学习室电力电缆培训讲义(初稿)一、电缆的选用第一节 概述1、为什么要用电力电缆？把发电厂发出的电能输送到变电所、配电所及各种用户，就需要用架空线或电缆。用于电力传输和分配的电缆，称为电力电缆。在建筑物和居民密集的地区，道路两侧空间有限，不允许架设灯杆和架空线，在这种情况下就需要用地下电缆代替；在发电厂或变电所中，要引出很多的架空线路，往往也因空间不够而受到限制，也需用电缆代替架空线输送电能。优点：（1） 占地小，作地下敷设不占地面空间，不受路面建筑物的影响，易于在城市供电，也不需在路面架设杆塔和导线，使市容整齐美观；（
2、2） 对人身比较安全；（3） 供电可靠，不受外界的影响，不会产生如雷电、风害、挂冰、风筝和鸟害等造成架空线的短路和接地等故障；（4） 作地下敷设，比较隐蔽，易于备战；（5） 运行比较简单方便，维护工作量少，费用低；（6） 电缆的电容较大，有利于提高电力系统的功率因数。2、电力电缆有哪几种？（1） 按照绝缘材料分类：油纸绝缘：粘性浸渍纸绝缘型（统包型；分相屏蔽型） ；不滴流浸渍纸绝缘型（统包型；分相屏蔽型）；有油压，油浸渍纸绝缘型（自容式充油电缆；钢管充油电缆） ；有气压，粘性浸渍纸绝缘型（自容式充气电缆；钢管充气电缆） 。塑料绝缘：聚氯乙稀绝缘型；聚乙烯绝缘型；交联聚乙烯绝缘型。橡胶绝缘：天然
3、橡胶绝缘型；乙丙橡胶绝缘型。（2） 按传输电能形式分类：交流电缆和直流电缆。（3） 按照结构特征分类：统包型（线芯成缆后，在外包有统包绝缘，并置于同一内护套内） ；分相型（主要是分相屏蔽，一般用在 1035 千伏，有油纸绝缘和塑料绝缘） ；钢管型 (电缆绝缘外有钢管护套，分钢管充油、充气电缆和钢管油压式、气压式电缆) ；扁平型（三芯电缆的外形呈扁平状，一般用于大长度海底电缆） ；自容型（护套内部有压力的电缆，分自容式充油电缆和充气电缆） 。现将几种电力电缆的主要特点分别叙述如下：一、油纸绝缘电缆：（一） 粘性浸渍纸绝缘电力电缆：1.成本低，工作寿命长；2.结构简单，制造方便；3.绝缘材料来源充
4、足；4.易于安装维护；5.油易淌流，不利于作高落差敷设；6.允许工作场强较低，不易作高电压电力传输。（二）不滴流浸渍纸绝缘电力电缆：1.浸渍剂在工作温度下不滴流，适宜高落差敷设；2.工作寿命较粘性浸渍电缆更长。3.有较高的绝缘稳定性。4.成本较粘性浸渍纸绝源电缆稍高。二、有油压、低粘度油浸渍纸绝缘电缆：自容式充油电缆：1.绝缘用油和纸的性能较上述二种好，绝缘处在一定油压下，可避免绝缘中气隙的产生；2.依靠塞止式连接盒的阻隔油路，可以用于高落差场合；3.大多制成单心的，在导体中放置油道，故导体呈管状结构，工艺较复杂；4.供油、监督系统和附件结构较复杂。三、钢管内压力电缆：（一）钢管油压电缆（高粘
5、度油浸渍，低粘度油加压）：1.有较高的绝缘强度；2.补油系统可由自动油系统集中供给，线路建设投资比自容式充油电缆小 25左右，但安装敷设比较麻烦。3.无缝钢管对电缆还提供了可靠的机械保护；4.不用铅护套，可大量节约用铅； 5.由于钢管的屏蔽作用，可显著减弱对通信线路的干扰；6.用油量比自容式充油电缆多得多。（二）钢管气压电缆（粘性浸渍电缆） ；1.气压由压缩气瓶供给供气系统较油压电缆简单；2.气体不渗入绝缘结构，因此对气体的电性能没有要求；3.封闭型能好；4.不用铅护套；5.由于钢管的屏蔽作用，可显著减弱对通信线路的干扰；6.能在一定高落差下敷设；7.与油压电缆相比，其热阻较高。（三）充气电缆
6、：有粘性浸渍电缆、贫油浸渍电缆和无油浸渍（气浸绝缘）电缆三种。其主要特点如下：1.贫油浸渍电缆和气浸绝缘电缆能作高落差或垂直敷设；2.安装与维护较充油电缆简单，单比一般电缆复杂；3.同规格的充气电缆比一般粘性浸渍电缆能传输较大的电功率；4.因为气体作为绝缘的一部分，所以要求气体有高的纯洁度；5.与充油电缆相比，其热阻较高；6.在同样的压力下，其击穿强度比充油的低，特别是其冲击击穿强度更低。四、塑料绝缘电缆：（一）聚氯乙烯绝缘电缆：1.安装工艺简单；2.聚氯乙稀化学稳定性高，具有非燃性，材料来源充足；3.能适应高落差敷设；4.工作温度高低对其机械性能有明显的影响。（二）聚乙烯绝缘电缆：1.聚乙烯
7、有优良的介电性能，但抗电晕、游离放电性能差；易于加工，耐热性差，受热易变形，易延燃，易发生应力龟裂。（三）交联聚乙烯绝缘电缆：1.交联聚乙烯的容许温度较高，所以电缆的容许载流量较大；2.交联聚乙烯有优良的介电性能；但抗电晕、游离放电性能差；3.交联聚乙烯的耐热性能好；4.适宜于高落差和垂直敷设；5.接头工艺虽较严格，但因为对技工的手艺技术水平要求不高，因此便于推广使用。五、橡胶绝缘电缆：1.柔软性能好，易弯曲，橡胶在很大的温差范围内具有弹性，适宜作多次拆装的线路；2.橡胶的耐寒性能好；3.橡胶电缆有较好的电气性能、机械性能和化学稳定性；4.对气体、潮气、水的渗透性较好；5.耐电晕、耐臭氧、耐热
8、、耐油的性能较差。以下将目前国内外还在研制的几种新型电缆作简单介绍：（1）管道充气电缆：在同轴管道中冲入高压的六氟化硫气体（SF6 ）气体作绝缘，它可用于大量电力传输，并作大型电站的引出封闭母线。（2）低温有阻电缆：是使电缆芯工作在极低的温度下，导体电阻降为常温下的几十分之一到几百分之一，这样大大降低了输电时能量的损耗，因而可提高输电效率并增大输电容量。（3）超导电缆：是利用某些金属（如铌）或其合金（如铌钛、铌三锡）在超低温（临界温度以下）下的失阻现象（即电阻0）而进行研制。因超导技术难度大，故只宜用于输送特大容量（5000 兆伏安）的场合。3.电缆的基本结构电缆的基本结构主要包括导体、绝缘层
9、和保护层三个部分。导体必须具有高度的导电性以减少输电时线路上能量的损耗；绝缘层是用以将导体与邻相导体以及保护层隔离，它必须绝缘性能良好，经久耐用，有一定的耐热性能；保护层又可分为内护层和外护层两部分，它用来保护绝缘层使电缆在运输、储存、敷设和运行中，绝缘层不受外力的损伤和防止水分的侵入，所以它具有一定的机械强度。在油浸纸绝缘电缆中，保护层还具有防止绝缘油外流的作用。现将常用的几种电缆的结构分述如下：（1）粘性浸渍纸绝缘统包型电缆：结构图-1 。各芯导体外包有纸绝缘，绝缘层厚度视电压而定。芯与芯之间填以纸或麻的填料，连同各芯绞成圆形，外面再用纸绝缘包起来。（2）粘性浸渍纸绝缘分相铅（铝）包型电缆
10、：结构图-2 。电缆的各芯分别铅包或铝包，然后再与内衬垫及填料绞成圆形，用沥青麻绳扎紧，外加铠装和保护层。这种电缆与统包型电缆比较，价格较贵。（3）自容式充油电缆：充油电缆是利用补充浸渍原理来消除绝缘层中形成的气隙，以提高工作场强的一种电缆。结构图-3 。这种电缆一般在载流芯的中心（有的在金属护套内）具有与补充浸渍设备（压力箱等）相连接的油道。当电缆温度升高时，浸渍剂受热膨胀，膨胀出来的浸渍剂经过油道回到补充浸渍设备中；当电缆温度下降时，浸渍剂收缩，补充浸渍设备中浸渍剂经过油道对油道和绝缘层进行补充浸渍。这样避免了绝缘层中产生气隙，同时也防止了电缆内部产生过高的压力。（4）交联聚乙烯电缆：是以
11、交联聚乙烯作绝缘材料的电缆。它具有结构简单、重量轻、载流量大及没有敷设高差限制等优点，一般制成分相屏蔽电缆，因此它的电场分布与分相铅包型电缆相同。其结构见图-4 及图-6。第二节 电缆的导体4.电缆的导体有哪几种？结构及性能如何？电缆的导体分铜芯和铝芯两种。按缆芯的数目分，有单芯、双芯、三芯和四芯四种；按导体的形状分，有圆形、惰圆形、和扇形三种；按电缆的填充系数大小分，有紧压和非紧压两种；此外，还有应用于充油电缆的“中空导体”和“大面积导体的分裂导体”等。铜是制造电缆导体常用的金属，这是因为它的导电性能好（除了纯银外，铜的导电系数最高），导热率高，而且易于冷加工，适应制造的要求。5.低压四芯电
12、缆的中性线起什么作用？低压电网多采用三相四线制。四芯电缆的中性线除作为保护接地外还要通过三相不平衡电流，有时该不平衡电流数值是比较大的，故中性线的截面积达另外三相线芯每芯截面积的3060。6.怎样判断电缆的截面积通常称三芯电缆中一芯导体的截面积为电缆截面积。确定电缆导体的截面积通常采用称重法。其方法是垂直切下一定长度的电缆芯样板，除去绝缘层并将导线按层退扭成直线，用汽油檫净导线表面的油剂和金属等。量得各层导线的长度后分别取其平均值，再按下式分别求得各层的截面积：SN= GX10KL 式中：SN 各层的截面积G 各层所有单线的总重量 K 各层单线的平均长度L 比重（铜8.9 克/ 厘米；铝2.7
13、 克/厘米） 电缆的截面积则等于各层截面积的总和。除了采用上述方法外，还可以应用几何方法确定电缆的截面积。未经压缩的圆形导体面积，可以按照组成导体的各单线的截面积总和来计算；对于压缩过的电缆线芯，可以按照所测得的等值直径用以下公式求得：圆形导线的截面积 r(毫米)扇型导体的面积r（0.5C-r） (毫米)式中： 导体的填充系数。导体为一次压紧的，取 0.820.84；导体为分层压紧的，取0.90.93；r 导体等值半径，毫米； C 导体的周长，毫米；在现场工作时，一般不允许用上述两种方法确定导体截面。由于电缆导体截面的大小有固定的等级，因此经验丰富的电缆工人和技术人员，可凭经验用肉眼来判断电缆
14、的截面积，这是熟练的电缆工人必须掌握的基本技能。第三节 电缆的绝缘7.根据电缆的绝缘来判断电缆的电压等级电缆绝缘结构及厚度与电压等级有关，一般电压越高则绝缘越厚，但不成比例。8.电缆绝缘厚度与截面积有关系任何一个导体在电压的作用下，就会在其周围产生一定的电场。电场强度和电压的大小、电极的形式、电极大小、电极对地部分的距离等有关。E 最大 U 千伏/毫米rln Rr式中：U 导体对地的电压，千伏R 电缆绝缘的外半径，毫米； r 导体半径，毫米；9.电缆的内屏蔽与外屏蔽各有什么作用？为了使绝缘层和电缆导体有较好接触，消除导体表面的不光滑（多股导线绞合产生的尖端）引起导体表面电场强度的增加，一般在导
15、体表面包有金属化纸带或半导体纸带的内屏蔽层。所谓金属纸化，就是在厚度为 0.12 毫米的电缆纸的一面，贴有厚度为 0.014 毫米的铝箔。所谓半导体纸，即在一般电缆纸浆中掺入胶体碳粒所制成的纸，它的体积电阻系数 pv 为 10（5）10（7）欧.厘米，pv 过高会因起介质损失角正切值的增加，过低会引起冲击强度降低。塑料、橡皮绝缘电缆的内屏蔽层材料分别为半导体塑料、半导体橡皮，要求 pv 在 10（6）欧.厘米以下。为了使绝缘层合金属护层有较好接触，一般在绝缘层外表面均包有外屏蔽层。外屏蔽层用材料与内屏蔽层材料相同，有时还在外扎铜带或编织带。油浸纸绝缘分相铅包电缆各芯的铅包，都具有屏蔽电场的作用
16、，但是为了防止电缆在运行中由于纸绝缘和铅包的膨胀系数不同，可能造成纸绝缘与铅包间微小的间隙会产生游离，所以在分相铅包电缆内，也加绝缘外屏蔽，使间隙产生于铅包与屏蔽层之间而不形成游离放电。我国生产的纸绝缘电力电缆，多采用半导体纸作为外屏蔽层。因为半导体纸一方面可与金属化纸一样起电屏蔽作用，同时可吸附浸渍剂杂质离子，增加绝缘层的稳定性。 对于无金属护套的塑料、橡胶电缆，当绝缘外屏蔽两端接地时，在屏蔽层中有感应电流通过，如果屏蔽层的电导太小，将产生过热或烧断（特别当电缆发生短路故障时） ，并损坏绝缘。因此，必须保证外屏蔽层有足够的电导（或截面积） 。现在有些交联聚乙烯电缆的铜屏蔽层带容量是否足够，还有待于今后的运行考验。10.为什么塑料电缆也不允许进水？塑料电缆被水侵入后，会发生老化现象，
